超声波检测混凝土强度的基本原理

超声检测基本知识

1、什么是无损探伤/无损检测？

答：(1)无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。

(2)无损检测：Nondestructive Testing（缩写 NDT） 2、常用的探伤方法有哪些？

答：无损检测方法很多据美国国家宇航局调研分析，认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下几种： 常规无损检测方法有：

－超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）； －射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT）； －磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT）； －渗透检验 Penetrant Testing （缩写 PT）； －涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）； 非常规无损检测技术有：

－声发射Acoustic Emission(缩写 AE)； －泄漏检测Leak Testing（缩写 UT）； －光全息照相Optical Holography； －红外热成象Infrared Thermography； －微波检测 Microwave Testing

3、超声波

混凝土是工程建设中最主要且用量最大的材料,检测混凝土强度是最重要的环节。通过超声波在混凝土中传播的速度及其他参量来推定混凝土的强度,从而对建筑物的质量进行评估,因此其被广泛应用于各项工程中。文章对混凝土强度超声波平测法检测技术进行分析。

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21年 1 0 1 0月

超声波在混凝土强度检测中的应用梁武平(广东长宏公路工程有限公司，广东广州 5 0 0 10 0)摘要：混凝土是工程建设中最主要且用量最大的材料，检测混凝土强度是最重要的环

节。通过超声波在混凝土中传播的速度及其他参量来推定混凝土的强度，从而对建筑物的质量进行评估，因此其被广泛应用于各项工程中。文章对混凝土强度超声波平测法检 测技术进行分析。 关键词：混凝土；超声波；检测中图分类号：T 2 .7文献标识码： U5 8 0 A文章编号：10 00—83 2 1 )3—0 5 0 16( 0 1 0 0 0— 2

超声波法是根据超声脉冲在混凝土中传播的规律与混凝土的强度间存在一定关系的原理，通过测定超声脉冲的有关参数， 然后依据测定的参数推断混凝土强度的一种检测方法。超声波的传播速度与混凝土的密实度有关，而

Technology Data Of Ultrasonic Testing

xxx有限公司 2008年3月5日

本书简介

本人从事超声波检测2004年3月从事检测工作近三年有余，在工作中收集了大量有关金属与非金属检测资料，

第一章 超声波平测法检测混凝土强度技术

的研究

在建筑物施工过程以及随后的质量评估中，检测混凝土强度是最重要的环节之一。根据超声波在混凝土中传播的速度及其它参量来推定混凝土的强度，从而对建筑物的质量进行评估,近年来已广泛应用于各项工程中。超声波在混凝土中的传播速度与混凝土的抗压强度之间有着良好的相关关系，即混凝土的强度越高，相应的超声声速也越高。因此，可以根据超声波在混凝土中的传播速度来推定混凝土的强度。在实际工程中，由于混凝土强度的无损检测受外界环境条件的限制，超声换能器的布置大致有两种方式：直接穿透对测法和单面平测法。其中对测法灵敏度高、测距明确、精度好，是通常采用的方法，并且前人已经回归总结出一套可靠的混凝土测强经验公式——利用对测声速值推定出混凝土的强度。但是在建筑物结构混凝土只有一个可测平面的情况下，只能采用单面平测法布置换能器，例如水池壁、底板、飞机跑道、路面、地下室及沉井井壁等。尽管在同一混凝土构件上，但

2超声波及超声检测原理 2. 1超声波的基本性质

通常人耳能听到声音的频率范围在20}20KHz之间，把超过20KHz的声波称为超声波。超声波在本质上是一种机械波，所以它的产生必须依赖两个条件，一是有机械振动的声源，二是有能够传播振动的弹性介质。

波的种类是根据介质质点的震动方向和波动传播方向的关系来区分的。超声波在介质中传播的波形有许多种，有纵波、横波、表面波等。

2.1.1超声场的特征量

充满超声波的空间叫做超声场。声压、声强度、声阻抗是描述超声场特征的几个重要物理量。

a.声压

超声场中某一点在某一瞬间所具有的压强与没有超声场存在时的静态压强之差被称为声压，常用P表示，单位为帕。超声波在介质中传播时，介质中每一点的声压随着时间t、距离x而变化，其公式为:

xp??Awpsinw(t?)?pcvc

式中P为介质的密度、必为介质的角频率C为超声波在介质中的波速，

v为介质质点的振动速度。可见声压的绝对值与波速以及角频率成正比。

b.声强度

在垂直于超声波方向上的单位面积内通过的声能量被称为声强度，也 称声强。

式中A为超声波的振幅。从公式可见声强与质点振动的位移振幅的平方成正比，与质点振动的角

超声波检测的物理基础 超声波检测技术的基本概念 §1-1-1超声波的性质与声场特征量 §1-1-1-1超声波的性质

人耳能感受到的机械振动波称为声波，其频率范围为16Hz~2KHz。当声波的频率低于20Hz时，人耳不能感受到，这种机械振动波称为次声波。频率高于2KHz时，人耳也不能感受到，这种机械振动波则称为超声波。一般把频率在2KHz到25MHz范围的声波叫做超声波。

超声波是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波，其实质是以应力波的形式传递振动能量，其必要条件是要有振动源和能传递机械振动的弹性介质（实际上包括了几乎所有的气体、液体和固体），它能透入物体内部并可以在物体中传播。机械振动与电磁波有实质性的不同，电磁波是以光速在空间传播的交变电磁场，因此电磁波可以在真空中传播，而机械振动波则不能，因为没有弹性介质的存在。

超声波具有如下特性：

1）超声波具有波长短、沿直线传播（在许多场合可应用几何声学关系进行分析研究）、指向性好，可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。 2）超声波可传递很强的能量，穿透力强。

3）超声波在介质中的传播特性包括反射与折射、衍射与散射、衰减、声速、干涉、叠加和共振等多种变化，并且其振动模式可以改变（波型

超声波检测的物理基础 超声波检测技术的基本概念 §1-1-1超声波的性质与声场特征量 §1-1-1-1超声波的性质

人耳能感受到的机械振动波称为声波，其频率范围为16Hz~2KHz。当声波的频率低于20Hz时，人耳不能感受到，这种机械振动波称为次声波。频率高于2KHz时，人耳也不能感受到，这种机械振动波则称为超声波。一般把频率在2KHz到25MHz范围的声波叫做超声波。

超声波是由机械振动源在弹性介质中激发的一种机械振动波，其实质是以应力波的形式传递振动能量，其必要条件是要有振动源和能传递机械振动的弹性介质（实际上包括了几乎所有的气体、液体和固体），它能透入物体内部并可以在物体中传播。机械振动与电磁波有实质性的不同，电磁波是以光速在空间传播的交变电磁场，因此电磁波可以在真空中传播，而机械振动波则不能，因为没有弹性介质的存在。

超声波具有如下特性：

1）超声波具有波长短、沿直线传播（在许多场合可应用几何声学关系进行分析研究）、指向性好，可在气体、液体、固体、固熔体等介质中有效传播。 2）超声波可传递很强的能量，穿透力强。

3）超声波在介质中的传播特性包括反射与折射、衍射与散射、衰减、声速、干涉、叠加和共振等多种变化，并且其振动模式可以改变（波型

超声波检测技术在混凝土结构检测中的应用

前 言

超声法测强采用单一声速参数推定混凝土强度。当影响因素控制不严时，精度不如多因素综合法，但在某些无法测量回弹值及其他参数的结构或构件（如基桩、钢管混凝土等）中，超声法仍有其特殊的适应性。

1 超声波检测技术分析

声波的指向性比较好，其频率越高，指向性越好。超声波传播能量大，对各种材料的穿透力较强。超声波的声速、衰减、阻抗和散射等特性，为超声波的应用提供了丰富的信息。 超声检测具有适应性强、检测灵敏度高、对人体无害、设备轻巧、成本低廉，可即时得到探伤结果，适合在实验室及野外等各种环境下工作，并能对正在运行的装置和设备实行在线检查。超声法检测过程无损于材料、结构的组织和使用性能；直接在构筑物上测试验并推定其实际的强度；重复或复核检测方便，重复性良好[1]；超声法具有检测混凝土质地均匀性的功能，有利于测强测缺的结合，保证检测混凝土强度建立在无缺陷、均匀的基础上合理地评定混凝土的强度。

应用超声来进行无损检测也有其相应的缺点[2]。对于平面状的缺陷，例如裂纹，只要波束与裂纹平面垂直，就可以获得很高的缺陷回波信号。但是对于球面状的缺陷，例如空洞，假如空洞不是很大或分布不是较密集的话，就难以得到足够的回波

超声波清洗的原理

由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械震动而传播到介质--清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间地向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成超过1000个大气压的瞬间高压，连续不断地产生瞬间高压就象一连串小“爆炸”不断地冲击物件表面，使物件的表面及缝隙中的污垢迅速剥落，从而达到物件表面净化的目的。相比其它多种的清洗方式，超声波清洗机显示出了巨大的优越性。尤其在专业化，集团化的生产企业中，已逐渐用超声波清洗机取代了传统浸洗、刷洗、压力冲洗、气相清洗和蒸气冲洗等工艺方法。超声波清洗机的高效率和高清洁度，得益于其声波在介质中传播时产生的穿透性和空化冲击波。所以很容易将带有复杂外形、内腔和细空的零部件清洗干净，对一般的除油、防锈、磷化等工艺过程，在超声波作用下只需两三分钟即可完成，其速度比传统方法可提高几倍到几十倍，清洁度也能达到高标准。这在许多对产品表面质量和生产率要求较高的场合，用其它处理方法难以达到目的，更突出地显示了超声清洗、超声处理的优越性和其不可取代的地位。

超声波清洗的作用机理主要有以

四川东科管道制造有限公司

质检部 宋煜珑 2011-11-15

焊缝超声波检测

焊缝超声检测

一、 焊接加工及常见缺陷

锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的，因此作为焊缝检验人员了解一些焊接有关知识是有必要的。

利用电能或其他形式的能转化成热能，使接头的金属形成熔化或半熔化状态，通过熔化金属的冶金反应或施加外力等将两母材牢固结合在一起的过程，叫做焊接。 1. 熔化焊焊接方法常见有: 1) 手工电弧焊; 2) 埋弧自动焊; 3) 气体保护焊; 4) 电渣焊; 2. 坡口型式和接头形式:

1) 焊接接头形式：主要有对接、角接、搭接和T型接头等几种。

2) 常见的坡口型式：Ⅰ型、V型、单V型、U型、X型、双U型、K型等。

3) 坡口各部分名称见右图：3. 焊缝中常见缺陷－气孔

1) 气孔:是在焊接过程中焊接熔池吸收了过量的气体或治金反应产生的气体，

四川东科管道制造有限公司 | 焊缝超声检测 2

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质检部 宋煜珑 2011-11-15

焊缝超声波检测

焊缝超声检测

一、 焊接加工及常见缺陷

锅炉压力容器及一些钢结构件主要是采用焊接加工成形的，因此作为焊缝检验人员了解一些焊接有关知识是有必要的。

利用电能或其他形式的能转化成热能，使接头的金属形成熔化或半熔化状态，通过熔化金属的冶金反应或施加外力等将两母材牢固结合在一起的过程，叫做焊接。 1. 熔化焊焊接方法常见有: 1) 手工电弧焊; 2) 埋弧自动焊; 3) 气体保护焊; 4) 电渣焊; 2. 坡口型式和接头形式:

1) 焊接接头形式：主要有对接、角接、搭接和T型接头等几种。

2) 常见的坡口型式：Ⅰ型、V型、单V型、U型、X型、双U型、K型等。

3) 坡口各部分名称见右图：3. 焊缝中常见缺陷－气孔

1) 气孔:是在焊接过程中焊接熔池吸收了过量的气体或治金反应产生的气体，

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